电气控制与PLC应用技术虚实一体化实训装置,PLC实训设备
2024-01-14 09:11
电气控制与PLC应用技术虚实一体化实训装置
参考图
一、 产品概述参考图
本装置是根据人力资源和社会保障部制定的“可编程序控制系统设计师”培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。适合职业院校、职业培训学校、职教中心、鉴定站/所对可编程序控制系统设计师的四、三、二级开展培训及技能鉴定。
二、 研发背景
1. 本装置是根据人力资源和社会保障部制定的“可编程序控制系统设计师”培训及国家职业标准考核大纲内容，适当增加新技术，按照职业教育培训、职业技能鉴定和实训教学要求而研制的。
2. 工业迅速发展处理器要求不断提高，教学需要与时俱进设备要不断升级，而教学还需要从基础学起，同时满足需要实验室建设重复会导致浪费资金和实验室空间。
3. 一个产品需要多种加工工艺，导致工业现场设备错纵复杂，一个主机不能完成所有工作，需要多个站点进行相互配合完成。
4. 不同层次的考核需要不同设备，不能有机的进行结合，有些实训完成后无法进行考量检查学生的接受程度。
三、 产品特色
1. 实训建设理念为一次性建设，本设备采用通用型宽展口，所有主机的I/O口都可通过扩展口引出，可以用于插接式训练，也可进行线接式实操训练；还设有两块可拆卸的网孔板可对不同层次的学生进行考核。
2. 在主机选型方面由小型S7-200 SMART系列PLC到中型S7-1200系列PLC全面覆盖了西门子常用PLC类型，主机可以通过并口连接到实训区进行实训，可从基础小型PLC开始学起，再到中型PIC,最后到大型PLC，由简到繁的学习理念让学生容易接受，学习起来更加得心应手。
3. 采用模块组合式结构，含开关量、模拟量、变频调速、触摸屏、通信模块等，配套MCGS工控组态监控软件，实现仿真化、信息化实训教学。
4. 项目实训模块：利用目前典型的可编程控制器及总线技术完成对工业生产中典型案例的模拟对象、实物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制。
5. 仿真实训教学：通过虚拟环境实时显示PLC运行状态，模拟工业现场控制，可以进行编程训练、程序编写测试等功能。
6. 模块化网络系统：网络结构主要由西门子主机S7-1200、S7-200SMART构成，根据工业中西门子PLC应用历程构建了一个工业网络，网络通讯涉及RS485通讯、以太网通等多层网络通讯。
四、 技术性能
1. 输入电源：三相四线（或三相五线）AC380V±10% 50Hz
2. 装置容量：＜0.5kVA
3. 重 量：100kg
4. 外形尺寸：1310mm×700mm×1780mm
5. 安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准。
五、 基本配置及功能
实训装置由实训平台、电源模块、PLC模拟控制模块、S7-1200单元、S7-200SAMRT单元、变频调速单元、触摸屏单元、以太网交换机、二维控制单元、电工基础实训单元、交流电机、型材电脑桌及实验导线等组成。相关电气部件接口采用多功能端子引出，具有插孔式实验验证和接线式工程训练两种方式，可由学生自主搭建相关电气控制线路。
1. 实训平台
平台采用立式网孔板结构，由工业铝型材搭建而成，左侧网孔板为固定式结构；右侧为两块可拆卸的网孔板，底部设有带刹车万向轮，方便移动布局，造型美观大方。
2. 电源模块
提供三相380V交流电源，同时可得到单相220V交流电源。交流电源输出处设有智能设备管控及安全保护系统，当相间、线间过电流及直接短路均能自动保护。并提供直流24V/5A电源。
3. PLC模拟控制模块
学生在标准的PLC的编程环境编写好控制程序后，编译下载到PLC进行实训，实现对虚拟场景的实时控制。挂箱侧重于学习PLC应用模拟控制编程实训，用手枪插式护套结构实训连接线搭建实训线路。
可完成数码显示控制、抢答器控制、天塔之光控制、音乐喷泉控制、十字路口交通灯控制、水塔水位控制、自动送料装车系统控制、四节传送带控制、装配流水线控制、多种液体混合装置控制、自控成型机控制、自控轧钢机控制、邮件分拣机控制、自动售货机控制、机械手控制控制、三层电梯控制、加工中心控制、自动洗衣机、电镀生产线等实训项目。
4.S7-1200单元
主机1215C,工作存储器125 KB；工作电源24VDC，自带DI14/DQ10，AI2/AQ2板载 DI14 x 24VDC 漏型/源型，板载 DQ10 x 24VDC 及 AI2 和 AQ2；板载 6 个高速计数器和 4 个脉冲输出；支持3 个用于串行通信的通信模块，8 个用于 I/O 扩展的信号模块；运行速度0.04 ms/1000 条指令；具有2 个 PROFINET 端口，用于编程、HMI和 PLC 间数据通信。
多功能端子，电气接口采用多功能端子引出，具有插孔式实验验证和接线式工程训练两种方式，可由学生自主搭建相关电气控制线路。
5.S7-200SMART单元
主机CPU ST30,工作电源24VDC，工作存储器64KB,集成数字量I/O（18路数字量输入/12路数字量输出）、集成3路高速脉冲输出，4路高速计数；支持RS-485和以太网通信。STEP7
通讯模块DP01，用于将S7-200SMART连接到PROFIBUS DP，工作电压DC24V,支持DP从站，时钟同步，自带诊断功能。
多功能端子，电气接口采用多功能端子引出，具有插孔式实验验证和接线式工程训练两种方式，可由学生自主搭建相关电气控制线路。
6.触摸屏单元
触摸屏单元采用西门子KTP700 Basic 7寸彩色触摸屏，用于PLC主机以太网通讯，控制和显示各单元的运行状态。
7.变频调速单元
变频调速单元采用西门子V20，功率0.37KW ，电压220V，多功能端子，电气接口采用多功能端子引出，具有插孔式实验验证和接线式工程训练两种方式，可由学生自主搭建相关电气控制线路。
8.以太网交换机
采用非网管型工业以太网10/100MBIT/S交换机，自带5个双绞线端口，RJ45接口；采用双电源供电接口，自带LED诊断显示，供电电源DC 24V。
9.小车运动控制单元
主要由运动小车（直流电机驱动）、同步带轮传动机构、伺服电机、光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、行程开关等组成，通过传感检测、PLC编程，实现传动控制、键值优化比较行走控制、定向控制、定位控制、报警运行控制、点动控制等，能实现小车的精确定位。该系统外观精美，体积紧凑，重量轻。
10.二维控制单元
二维控制单元主要由伺服驱动和步进驱动组成。
伺服驱动用于控制Y轴丝杆，采用交流伺服驱动及电机，工作电压AC220V，输出功率200W。采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，智能功率模块（IPM）内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力；支持位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制。
步进驱动用于控制X轴丝杆，采用步进驱动，工作电压DC24V，输出功率35W；内部集成控制电路和功率电路，具有自检线圈和短路保护等功能。
多功能端子，电气接口采用多功能端子引出，具有插孔式实验验证和接线式工程训练两种方式，可由学生自主搭建相关电气控制线路。
11.虚拟仿真软件：
基于海量元素模型，以拖拽方式快速搭建仿真工程。虚拟设备与真实设备具有相同特性，以实际的PLC程序、机器人程序、机床数控程序等驱动虚拟设备运行，在虚拟场景中完成整个工程的调试与验证。通过力学物理引擎、达到实际的运行效果。该装置主要满足学生基础实验、虚拟仿真实验、课程设计的实践需要。
12.电工基础实训单元
| 序号 | 名称 | 型号及规格 | 数量 | |
| 1 | 低压断路器 | DZ108-20 10A | 1个 | |
| 2 | 螺旋式保险丝 | RL1-15/3A | 3个 | |
| 3 | 直插式保险丝 | RT14-20/2A | 2个 | |
| 4 | 交流接触器 | CJX2-0910，AC220V | 3个 | |
| 5 | 辅助触头 | F4-22 | 2个 | |
| 6 | 热继电器 | JRS1D-25/Z(0.63-1A) | 1个 | |
| 7 | 热继电器座 | JRS1-25 | 1个 | |
| 8 | 通电延时时间继电器 | JSZ6-4/220V(0~60S) | 1个 | |
| 9 | 时时间继电器座 | JSZ6-4 | 1个 | |
| 10 | 中间继电器 | ARM2F-L/DC24V带灯 | 3个 | |
| 11 | 继电器底座 | DYF-08A | 3个 | |
| 12 | 接线端子排 | JF5-2.5/5 | 5个 | |
| 13 | 行程开关 | LX19-001 | 2个 | |
| 14 | 按钮开关盒 | 配装黄、绿、红三个按钮开关 | 1套 | |
| 15 | 按钮开关盒 | 配装绿、红两个按钮开关 | 1套 | |
| 16 |
交流额定电压380V/△接法，转速1400转/min，功率40W，频率50HZ，绝缘等级E级。
14.型材电脑桌
电脑桌采用铝型材和钣金结构，用于放置计算机。台面为防火、防水、耐磨高密度板；立柱及横梁为30×30工业铝合金型材，键盘位为抽屉式结构并用300mm导轨固定；电脑桌底部装有带刹车万向轮。尺寸约为560mm×600mm×1020mm。
15.实验连接线
每套配有高可靠护套结构手枪插连接线，无氧铜抽丝而成，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，强弱电导线的插头插座尺寸分开，不可混插，安全可靠。
六、 实训项目
PLC基本技能实训
MCGS组态棒图实验教学,利用已编辑好组态棒图,对以下任何实验进行动态跟踪教学实验针对实验项目的具体要求，学生自行编辑组态棒图进行实验。
1. PLC认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令、接线、编程下载等）
PLC虚拟控制应用实训
2. 数码显示控制
3. 抢答器控制
4. 天塔之光控制
5. 音乐喷泉控制
6. 十字路口交通灯控制
7. 水塔水位控制
8. 自动送料装车系统控制
9. 四节传送带控制
10. 装配流水线控制
11. 多种液体混合装置控制
12. 自控成型机控制
13. 自动洗衣机控制
14. 电镀生产线控制
15. 自控轧钢机控制
16. 邮件分拣机控制
17. 自动售货机控制
18. 机械手控制控制
19. 四层电梯控制
PLC实物控制应用实训
20. 步进电机定位控制
21. 步进电机的速度控制
22. 步进电机的正反转控制
23. 伺服电机定位控制
24. 伺服电机的速度控制
25. 伺服电机的正反转控制
26. 伺服电机和步进电机的综合控制
典型电动机控制实操实训
27. 三相鼠笼式异步电动机点动和自锁PLC控制
28. 三相鼠笼式异步电动机联动正反转PLC控制
29. 三相鼠笼式异步电动机带延时正反转PLC控制
30. 三相鼠笼式异步电动机Y/△转换起动PLC控制
PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训
31. 变频器功能参数设置与操作
32. 外部端子点动控制
33. 变频器控制电机正反转
34. 多段速度选择变频调速
35. 变频器无级调速
36. 外部模拟量方式的变频调速控制
37. 基于PLC的变频器外部端子的电机正反转控制
38. 基于PLC模拟量方式变频开环调速控制
39. 基于PLC通信方式的变频开环调速
40. 基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习
41. 基于触摸屏控制方式的数码显示控制
网络通讯综合实训
42. PLC与变频器RS485通讯实训
43. PLC、触摸屏与变频器通信控制
44. PLC主机之间PROFINET通讯实训
45. PLC、变频器、触摸屏组网综合应用实训